[实用新型]一种提供液体有机碳源包覆电极材料的碳化装置

说明书

本实用新型公开了一种提供液体有机碳源包覆电极材料的碳化装置，包括加热装置、碳源储存罐、进气口、排气口、烧结炉和储气罐；碳源储存罐内装液体有机碳源，设置于加热装置上，通过加热装置加热；碳源储存罐上设置进气口和排气口；排气口与烧结炉连通，进气口与储气罐连通，所述储气罐装有保护气体。采用本实用新型的一种提供液体有机碳源包覆电极材料的碳化装置，可以提高液体有机碳源利用率，并且装置设备造价低，操作方便。

技术领域

本实用新型涉及一种提供液体有机碳源包覆电极材料的碳化装置，属于锂离子电池电极材料生产技术领域。

背景技术

纳米级磷酸铁锂等磷酸系正极材料由于材料本征电子导电性差(约为10^-10S/cm)，颗粒尺寸小，粒子间电子传导性差，一直制约着其发展。材料表面包覆碳是提高电子电导率的有效方法，碳包覆可以起到以下几个方面的作用:(1)阻止颗粒长大，形成纳米颗粒；(2)增强粒子之间和表面电子的导电率，减少电池的极化；(3)起到还原剂的作用，防止离子氧化，提高产品的纯度；(4)吸附并包覆颗粒，减少材料与电解液的副反应。

目前，碳包覆常用的几类碳源主要包括：(1)糖类；糖类是最常用的碳源，具有价格低廉，原料易得等优点，包括蔗糖、葡萄糖、糖原、纤维素等的单糖、低聚糖和多糖。(2)芳香类；芳香类化合物由于有苯环的存在，其热稳定性大大提高，在高温条件下分解易形成类似石墨结构的聚合碳，导电性更佳，包括酚醛树脂、甲醛和苯二酚等。(3)其他碳包覆；如维生素C。在碳包覆中采用不同的碳源和不同的添加方法，所得结果也有所不同，而上述几类主要碳源都属于固态型高分子量有机化合物，采用直接加入的方式与原料或前驱体混合均匀，再加入烧结炉中进行烧结形成碳包覆层。在碳化过程中，高分子量有机化合物随着温度升高发生裂解，过程中容易产生大量的小分子气体而溢出，损失大量的有效碳原子，造成碳包覆层缺陷，石墨化程度低。

为了得到更薄，石墨化程度高的碳包覆层，需要在烧结过程中保持通入碳原子利用率高的低分子量有机物，源源不断为碳层提高有效碳原子。低分子量有机物包括低分子量液体碳源(如甲醇、乙醇、苯等)，气体碳源(如甲烷、乙炔等)。由于气体碳源分解温度高(甲烷的分解温度1000度以上)，碳原子利用率较低，且在生产中危险度高，造价成本昂贵，所以低分子量液体碳源是我们首要选择。然而液体碳源沸点低，不能直接加入到前驱体中进行碳化烧结，且在烧结过程中随时需要调节碳源的加入量。

因此设计一种液体有机碳源包覆电极材料的碳化装置，将液体有机碳源进行气化，然后再加入到烧结炉中。该装置能应用与实验室材料开发，中试乃至生产过程中，对磷酸铁锂等磷酸系正极材料的碳包覆具有非常重要的意义。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种提供液体有机碳源包覆电极材料的碳化装置，本实用新型装置设备造价低，操作方便。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种提供液体有机碳源包覆电极材料的碳化装置，包括加热装置、碳源储存罐、进气口、排气口、烧结炉和储气罐；所述碳源储存罐内装液体有机碳源，设置于加热装置上，通过加热装置加热；所述碳源储存罐上设置进气口和排气口；所述排气口与烧结炉连通，进气口与储气罐连通，所述储气罐装有保护气体。

在上述方案中，碳源储存罐可以储存液体有机碳源，为烧结炉提供有机碳源；加热装置保证液体有机碳源在不同的生产环境下有相同的温度，并通过调节加热温度调节液体碳源的通入量；储气罐提供保护气体并将气化的有机碳源充入到烧结炉中。

进一步的，所述碳源储存罐上设置能够打开并密封的加料口，通过加料口为碳源储存罐补充有机碳源。

进一步的，所述加料口配有密封盖，加料口和密封盖通过卡箍密封。

进一步的，所述加料口与密封盖之间设置密封圈。

进一步的，所述加料口设置球阀，通过球阀密封。